科幻片中常見的「無中生有」場景已在現實生活裡一一實現！ 只要一台電腦、一部３Ｄ印表機，獨一無二的iPhone機殼、Ｆ１賽車、槍枝，甚至是人體器官……，未來隨手自製各種生活用品都不再是神話。 歐巴馬在今年２月的國情咨文上提到３Ｄ列印，希望重拾美國製造業風光；鴻海董事長郭台銘也下令旗下各事業部主管展開３Ｄ列印探訪之旅。 第三次工業革命正啟動中......。 撰文‧李洵穎、陳翊中、賴筱凡 研究員‧蔡曜蓮「午安！」一走進店裡，店員笑吟吟地送上問候，周一中午的上班時刻，店裡泰半座位都被坐滿了。這家位在日本東京澀谷的FabCafe咖啡廳，空氣中飄著咖啡香，一切看起來就跟一般咖啡廳沒兩樣。然而，這家咖啡廳在過去兩個月裡，受到許多科技部落客關注，甚至連美國頗具盛名的科技網站「The Verge」都特地撰文介紹。究竟FabCafe特別在哪裡？ 就像「The Verge」報導開頭寫著，在東京，實在不缺咖啡廳，但是這家FabCafe，卻有著那麼一點不同。店裡頭擺著大大的一台雷射切割機、不算小的投影螢幕，這些可能讓你摸不著頭緒。但是，我們把時間倒退回到一個月前的西洋情人節，FabCafe推出了一項特別的服務：做一個人像巧克力。 如果每到情人節，你都得傷腦筋要送什麼禮物給另一半，或許，你可以嘗試FabCafe的這項特別服務，只要掃描你的臉部，FabCafe就能為你量身打造一個擁有你臉部表情的人像巧克力，送給情人，保證讓你的情人驚喜萬分。 街角的咖啡工坊 讓更多人一起玩科技聽起來很科幻、很瘋狂，但是三月二日，FabCafe再推出第二個驚喜，這次，他們要掃描全身，替你做一個全身的人像軟糖。短短兩天內，就有超過五十個人報名，卻只有九個幸運兒可以體驗這項服務。 想知道FabCafe怎麼辦到的？那你就得好好認識這項被喻為可能開啟第三次工業革命的新技術——３Ｄ列印。為了一睹FabCafe如何走在趨勢前端，本刊採訪團隊親自飛到日本，專訪FabCafe背後團隊。 「一年前，這裡其實是我們的會議室。」有著透明的大面玻璃窗，坐落在街角最顯眼的位置，日本設計公司Loftwork創意專案協調師鈴木真理子說，作為一家具有實驗特性的設計公司，他們時常舉行大大小小的「工作坊」，邀請朋友來體驗。「那時同事說，為什麼我們不把這裡改成咖啡廳，讓更多人可以跟我們一起玩？」就是這個靈光一閃，讓Loftwork的老闆們決定要開一家具有實驗性質的咖啡廳。一開始，店裡只提供雷射切割服務，不論是牆上擺的木頭雕刻，或是高掛有著精緻雕花的牛仔褲，只要消費者提前預約，就能在FabCafe玩雷射切割服務。 去年十一月，他們有了更多新點子，LoftWork找來３Ｄ印表機經銷商iGUAZU與３Ｄ列印顧問公司K’s Design Lab合作，希望透過體驗的方式，讓３Ｄ印表機走入消費群眾，「不再只是大公司才能玩３Ｄ列印，一般人也可以玩。」K’s DesignLab執行長原雄司透露，近五個月來，超過五百人參加K’s Design Lab與FabCafe一起推的workshop，裡頭就有五個消費者下訂購買３Ｄ印表機回家做。 為了讓更多人認識３Ｄ列印的魅力，他們要有不同的作法，「我們就想，在西洋情人節這天，能不能用３Ｄ列印來做一點特別的事情。」鈴木真理子口中說的，正是FabCafe針對女性消費者提供的服務，只要掃描臉部，就能打造專屬的人像巧克力。 一個扭腰、一個俏皮的動作，統統都可以把你的肢體動作掃描起來，這些３Ｄ數據全進了電腦後，透過一些設定，３Ｄ印表機就能印出擁有這些動作的模具。「有了這些模具，你可以把糖漿倒進去，做一個獨一無二的人像軟糖，你也能做一個人像冰塊。」鈴木真理子不諱言，實驗工作坊成功打開了人們對３Ｄ列印的想像。 「過去，Fab代表的是遙不可及的工廠、大量製造，可是，FabCafe是一個開放的『工場』。我們要的是小量、有價值的產品，讓每個人都可以參與其中。」鈴木真理子說，有別於二次工業革命大量製造的主流，他們認為，未來的工業革命將更重視每個人的差異，科技也將不再遙不可及，而是在每個人的生活裡。 就在FabCafe推出３Ｄ列印實驗工作坊後，FabCafe迅速在全球暴紅，每天都有接不完的電話，就是想複製FabCafe的商業模式。「我們想要傳達這種實驗性質的概念，讓更多人可以一起玩。」鈴木真理子說，所以，FabCafe很早就確立第二家店不會在日本的策略，而是要拓展到其他國家去。 台北街頭即將出現３Ｄ列印設計公司與東京擁有類似消費氛圍的台北，看準開店成本相對低，香港出身的建築師黃駿賢成功說服了LoftWork團隊，要將FabCafe複製到台北華山園區。「最快五月，台北也能有一家FabCafe，到時面也會有３Ｄ列印服務可以玩。」鈴木真理子說。 不只是日本，３Ｄ列印技術在全球各地的應用更是五花八門，幾乎所有的物品都可以透過它來製造。有人用３Ｄ列印技術設計立體時裝；運用３Ｄ列印技術建造的建築物即將在荷蘭出現，預計明年完工；Urbee汽車是世界第一款３Ｄ列印汽車，其中除了最重要的引擎與底盤之外，大部分零件都是３Ｄ列印而來；也有人從網路下載槍枝構造圖，就此「印」出槍枝；還有人「印」出會飛的遙控飛機；甚至有一家名為Modern Meadow的公司，宣稱用生物３Ｄ列印技術，造出全世界第一片可食用的「人造肉」。 一夕之間，圍繞在這個新潮的機器，產生了大量有趣的應用方式。 看到這裡，是不是更覺得３Ｄ列印很不可思議？其實這項技術已存在近三十年，直到最近幾年才重獲注意。《經濟學人》雜誌認為，繼十九世紀瓦特發明蒸汽機，以及二十世紀流水線生產之後，３Ｄ列印將會掀起「第三次工業革命」。 然而，３Ｄ列印受到熱烈討論，更重要的推手是美國總統歐巴馬。他在今年二月十二日的國情咨文中，特別提到計畫建設十五座製造創新中心，以專注研究３Ｄ列印等新興技術，最終希望能以３Ｄ列印技術全面提升美國製造業。 中美大國已列為戰略性產業歐巴馬在國情咨文中說：「工人們在這裡學習使用３Ｄ列印，學習這項有可能顛覆工業的新技術。革命一定會在這裡發生，我們要確保這波製造業革命發生在美國。」美國政府傾全力為這場「第三次工業革命」鋪陳，在最近兩、三年裡，鼓勵全國的小學將３Ｄ印表機納入到工藝課的課程內容，希望從初等教育起就告訴孩子們，今後的生產流程會是什麼樣子。 科技趨勢大師凱文．凱利（Kevin Kelly）同樣也呼應歐巴馬的看法，他說：「在自動化設備與３Ｄ印表機快速發展下，將會加速製造業回流美國。」因為美國昂貴的勞工成本，將不再是問題。 中國工信部副部長蘇波也在「二○一二年增材製造技術論壇」上宣示將推動３Ｄ列印產業化，並制定３Ｄ列印路線圖與中長期發展策略，Ｇ２兩大強國紛紛將３Ｄ列印納入戰略性產業。 事實上，３Ｄ列印技術也開始受到台灣與韓國三星的關注。在這波３Ｄ列印風潮中，製造代工大廠鴻海自然也不能置身事外。鴻海集團董事長郭台銘在去年看到相關報導，便下令各事業部主管深入研究３Ｄ列印技術與流程。於是來自鴻海，共有四到五批人馬，一次約有四到五位主管加工程師，前往３Ｄ列印相關廠商了解。據廠商研判，鴻海可能計畫自行開發３Ｄ印表機台，以降低成本與縮短生產時間。 三星去年內部改組時，就已將印表機部門獨立出來，加以整頓。今年三月初，三星又向夏普提議收購其印表機部門，但遭夏普拒絕。三星在印表機領域上動作頻頻，據傳就是為了搶攻３Ｄ列印的商機。 ３Ｄ列印技術，簡單地說，使用者透過電腦繪製零件或物品的３Ｄ設計圖，或是掃描現有物件，將３Ｄ圖檔輸入３Ｄ印表機後，印表機噴頭將材料逐層噴出，像是砌磚牆似地層層堆疊，最終形成完整的堅固物件。這個流程又稱為「快速成型」（Rapid Prototyping）。 有了３Ｄ印表機，無論是在家還是在辦公室，你可以使用各種材料製造玩具、零件、工具。在電腦上簡單地新建、修改或者下載你想要的３Ｄ圖檔，然後點擊「列印」，一個實物即出現在你的眼前。可能某一天早上起床之後，你突然想要用一個不同造形的杯子，這時可以按下印表機，「印」出一只杯子，這不是科幻小說裡的情節，３Ｄ列印讓這一切成為真實。 諸多管理學與經濟學的理論將被顛覆波士頓諮詢集團（ＢＣＧ）高級合夥人太田直樹預測：「蘋果公司遲早會採用３Ｄ列印方式，來製造符合顧客喜好的手機等產品。」「也許終於有一天，iPhone手機可以從蘋果手機連鎖店，或是乾脆從消費者家裡的印表機直接『印』出來。」也就是說，未來的產品生產，將會像用印表機一樣方便。 不僅如此，未來的工廠變得完全不一樣，同一個工廠的３Ｄ印表機可以既生產茶杯，又能製造汽車零組件，以及量身訂製的醫療產品，這將顛覆管理學與經濟學的諸多理論。 過去，３Ｄ印表機整體技術不成熟，且能夠使用的材料主要是樹脂，因此使用者被局限於打樣等冷門領域。但如今各項技術的進步，且金屬、陶瓷、尼龍，甚至用於打造人體器官的「生物墨水」都成為可以使用的材料。因此，目前已能生產須具高精密度與強度的汽車與飛機零組件。 ３Ｄ列印所帶動的技術革新是典型的「破壞式創新」，儘管３Ｄ列印主要適用於小量生產，但是其列印的產品，可以遠遠優於傳統製造業生產的產品，更輕便、堅固、客製化，可直接組裝成形且成本更低。 波音工程師麥克．海耶斯（Michael Hayes）表示，在採用３Ｄ列印一體成形技術製造零組件後，由於不再需要用傳統的螺絲組合零組件，可將零件的重量降低三○％，且其牢固程度遠遠超過傳統方法。 ３Ｄ列印研究機構Wohlers Associates指出，３Ｄ列印市場快速成長，尤其自己動手做（ＤＩＹ）市場蓬勃發展。該機構初估，二○一二年銷售達十六億美元，一三年應可突破二十億美元，預估到了一九年整體市場將達六十五億美元。換言之，３Ｄ列印全球產值將在七年內成長三倍。 趨勢一：製造業回流先進國家一旦３Ｄ列印被廣為接受，那麼對世界的意義會是什麼？ 英國拉夫堡大學３Ｄ列印專家理查海格（Richard Hague）表示，３Ｄ列印對經濟有深遠的影響，企業再也用不著把各種商品堆積在倉庫中，再將其配送出去，因為，產品可以按照用戶需求在當地列印出來。這種類型的３Ｄ列印模式，不但大規模減少倉儲需求，也削減運輸成本。 他並認為，３Ｄ列印還可以幫助美國將製造業從海外遷回，「海外製造已經沒有任何優勢，只會導致運費增加。」目前，蘋果公司的產品，幾乎全在鴻海中國工廠裡的數萬條生產線上組裝，員工數十萬人。但如果３Ｄ列印技術進一步發展，不用將生產基地集中在人工便宜的中國，也能將產品送到全世界顧客手中。 波士頓諮詢集團認為，到二○年，一○％～三○％由中國進口的物資，將改由美國製造，美國一年將增加二○○億到五五○億美元的經濟產出。 趨勢二：機器即工廠 人人都是創業家３Ｄ列印技術讓產品設計到製造之間只有一個「列印」按鈕的間隔，第三次工業革命將會由大規模製造轉向個人化生產，打破跨國代工產業鏈。 ３Ｄ列印設備龍頭廠3D Systems，在今年發表消費型３Ｄ印表機Cube，售價五萬新台幣有找；這種消費型的印表機可以製造如小玩具、棋子等簡單的產品。已有網站Cubify幫消費者客製化小型產品，例如茶杯、公仔等。這將掀起客製化的工業革命，未來五金行也可能會放一台３Ｄ印表機，提供各式各樣的零件，以滿足不同客戶需求。 趨勢三：產品創新速度加快從《長尾理論》到《免費》，再到《創客：新工業革命》的作者克里斯．安德森（Chris Anderson）說，當製造一個產品，與製造一萬個產品的固定成本幾乎一樣時，任何人都可以成為製造業的創業家。 隨著３Ｄ印表機價格迅速下降、設計軟體越來越強大，以及更多的列印材料推陳出新，意味著設計人員能更方便地使用３Ｄ印表機，使他們在設計過程中，就能隨時列印出原型產品進行修改，有助於加速創新。 例如，當一○年蘋果首次推出iPad後，四天之內，就有人利用３Ｄ列印代工服務商Shapeways所提供的代印服務，在四天內生產出保護套，整整比其他競爭對手快了一個月，自然是大發利市。 趨勢四：少量多樣 個性化商品更為風行第三次工業革命將使消費者變得更挑剔，他們不只要便宜好用的一般商品，更渴求創新、高技術商品，好打造他們獨特的生活品味。裝上翅膀的鞋子、復刻一九六○年代的老爺車，換言之，個性化、客製化商品正是消費者想要的。 以往，若要請工廠幫你製作客製化商品，若沒有一定的數量，開模、打樣的成本肯定不划算；但有了３Ｄ列印，就變得易如反掌。未來專業代印服務勢必逐漸普遍，就像以前三五步就一家相片沖印店般，可以隨時應你的需求列印商品，甚至只要到便利商店就可以實現你的需求。 麥肯錫的研究報告指出，這股自造者（自己製造產品）產業化的趨勢，將改變製造業的未來：未來十五年內，將有超過十八億消費人口，加入這股新製造產業價值鏈中。 趨勢五：門檻降低 創意設計才是王道３Ｄ列印技術能為工業設計領域帶來新的活力，打破傳統加工的枷鎖。在３Ｄ列印的新世界裡，「只有想不到，沒有做不到」！創意才是獲得財富的不二法門。 ３Ｄ列印代工服務商Shapeways執行長彼得．威蕭森（Peter Weijmarshausen）認為，３Ｄ列印一層一層把材料堆疊起來的製造方式，讓一些無法開模製造的特殊產品，也有機會被製造出來。因此，３Ｄ列印普及後，製造業門檻降低，產業價值鏈將加快由製造端位移至設計端。 雖然現在３Ｄ列印還無法完全取代傳統大量製造的商品；然而，忽略３Ｄ列印的影響力，不跟著進步，漠視即將發生的顛覆性革命，就像當年王安電腦等大型電腦主機廠商，無視個人電腦的出現，最後如侏羅紀的恐龍般，消失在歷史的洪流中。 如今在醫學界，客製化的助聽器、齒模已經逐漸為醫界使用，甚至以鈦粉打印，經由特殊設計，更容易與人體緊密結合的人工骨骼、關節，已有很多手術成功案例。 趨勢六：３Ｄ醫療為健康帶來新革命此外，位於英國愛丁堡的赫瑞瓦特大學，研究人員透過３Ｄ列印技術，成功製造全世界第一個肝臟組織。美國的Organovo公司，則製造出全世界第一台商業化３Ｄ生物印表機，以自體幹細胞生成原料後一層一層堆疊成血管壁，已成功長出靜脈血管。未來若有一天，腎臟、心臟等大型臟器能被製造出來，且實驗證明不會有後遺症，器官移植將變得很容易，人類的壽命可能大大延長。 雖然不久的將來，３Ｄ列印將為人類創造許多好處，但是伴隨這個趨勢發展所帶來的負面效應也不容小覷，例如：槍枝管制。其中，最大的挑戰將會是｜｜如何保護智慧財產權。一旦所有實體物品都能轉化成３Ｄ數位圖檔，它們就會變得容易複製與傳播，盜版的風險相當大。而如果盜版成風，就沒有人願意花重金投入研發設計。 不能否認地，３Ｄ列印想要拓展到消費市場，並不是沒有它的限制性。３Ｄ列印技術對一般人而言門檻仍高。依照現階段的技術水準來看，數萬新台幣的消費級３Ｄ印表機，幾乎只能製造出結構簡單的產品。 不過，近期已有３Ｄ列印代工服務，提供消費者下單訂製商品，新創企業如德芮達科技、貝特資訊出現，有助於提升民眾對３Ｄ列印的接受度。 破壞式創新的歷史已經證明，３Ｄ列印不會停止腳步。隨著時間推移，所有的困難點與阻礙都會被克服。 一旦顛覆開始萌芽，它被接納的速度遠遠超過任何人的想像。或許哪一天，我們就可以住在自己列印的房子裡，吃著自己列印的糖果，穿著自己列印的衣服，開著自己列印的汽車，這一切看似不可思議，但它卻悄悄地發生了……。 小辭典 ３Ｄ列印是什麼? 透過電腦輔助軟體，建立物品的３Ｄ數位檔案，再運用金屬粉末或塑料等耗材，以一層一層堆積的列印方式來形成物品。過去應用在模具製造、工業設計等領域，以製造模型為主，現正逐漸用於產品的直接製造。 ３Ｄ印表機使得消費者也可以是製造者，並大為縮短產品開發週期，產品將可就近消費地進行生產，不受土地取得、廠房面積大小的限制。 第三次工業革命 正在啟動中 第一次工業革命 時間：1730年~1870年 特點：發明蒸汽機 機器取代傳統手工業 第二次工業革命 時間：1870年~1914年 特點：流水線生產 發明電報與無線通訊系統等新科技；福特汽車導入流水線，提升生產效率 第三次工業革命 時間：1980年~ 特點：３Ｄ列印技術興起 革命性技術，可做出傳統工藝做不出來的商品 生產流程大進化 傳統製造業 1 鍛造 利用壓力改變金屬形狀，使它符合後續製程的要求。 2 磨床 利用磨具研磨，以獲得所需的形狀、尺寸，或使表面精密化。 3 鑽孔 用鑽針鑽出後續製程所需的定位孔、零件孔等。 4 組裝 整個製程經過上述步驟，最後經由生產線組裝。 3D列印 1 ３Ｄ繪圖 將想要製造的物品利用3D CAD繪圖軟體或掃描輸入電腦，形成３Ｄ數位檔案。 2 數位切片 電腦軟體會再將上述３Ｄ數位檔案中的物體，進行２Ｄ「數位切片」，物體會被「切」成一層一層的數據資料。 3 傳送到 印表機 將數據資料傳送到３Ｄ印表機內。 4 輸出產品 就像２Ｄ印表機列印平面檔案一樣，此時３Ｄ印表機噴嘴會依據數據資料噴出材料，一層一層地堆疊出立體物品。 無所不「印」 全面入侵 你的生活 1休閒 印出來的跑鞋 2012年倫敦奧運後，一名倫敦皇家藝術學院學生Luc Fusaro宣稱，以３Ｄ列印技術量身訂做的單片跑鞋，重量僅96公克，讓運動員在百米賽跑中增速0.3秒。 2服裝 印出來的立體時裝 荷蘭女服裝設計師Iris van Herpen運用３Ｄ列印技術，打造立體感的時裝設計，無論是用透明材質做出水花飛濺效果的禮服，還是猶如人體骨骼般細膩複雜結構的立體服飾，令人嘖嘖稱奇。 3軍事 印出來的一把槍 美國Wiki Weapon團隊，從網路上下載了槍枝的構造圖，並使用３Ｄ印表機列印出了AR-15的下機匣。經過多次改良，目前該團隊已研製出可連續發射600發子彈的下機匣。 4醫療 印出來的人工骨骼 2011年６月，一位83歲的女性骨髓炎患者在荷蘭接受手術，成為３Ｄ列印顎骨的第一位受惠者。這個下顎骨採用高精密雷射層層融合鈦粉製成，沒有使用膠水或黏合劑，在金屬中植入晶格狀的天然骨骼內部結構，易與病人自身的骨骼接合。 印出囚籠，關住細胞荷蘭達爾特大學（University of Twente）奈米研究院採用被稱為「邊角平面印刷」（Corner Lithography）的奈米級３Ｄ列印技術，印出可以裝下一個軟骨細胞的「金字塔囚籠」，未來可望應用在癌症治療，用此概念鎖住癌細胞。 5 交通 印出來的飛機 航空龍頭波音公司研究利用３Ｄ列印技術，將機翼逐層印出，然後接合成形，包括787夢想飛機所用的32種組件。波音宣稱，３Ｄ列印可以降低30％的零組件重量，進而節省燃油成本。 印出來的跑車 比利時的Formula Group T團隊以一種名為「巨獸級３Ｄ列印」的技術打造塑膠材質外殼，創造一輛叫作Areion的單座跑車，最高時速可達140公里。 6 住宅 印出來的建築物 荷蘭建築師Janjaap Ruijssenaars使用一種名為D-Shape的巨型３Ｄ印表機，列印６公尺乘以９公尺的零件，再用這些零件拼接成建築物，並命名為「景觀房（Landscape House）」，實體建築將於2014年竣工。 7食物 印出來的人造肉 美國Modern Meadow公司使用生物３Ｄ列印技術，以活細胞構成的「生物墨水」為原料，成功生出長２公分、寬１公分、厚度小於0.5公分的可食用人造肉品。 一台機器等於一座工廠 ——適合小資創業或個人工作室的３Ｄ機台機型 價格 特色 設備商ZPrinter 450 220~230萬元全彩、適用於辦公室環境，製作個性商品，例如公仔、吊飾、小飾品 美商3D Systems Cube 4~5萬元單色、適用於製作簡單小物品，例如小杯子或小碟子 美商3D Systems Afinia 4~5萬元單色、適用於製作簡單小物品，例如：茶杯、小公仔 陸商太爾科技資料來源：代理商 製表：李洵穎 「自造者」急速增加 ——歷年消費型３Ｄ印表機的銷售量 2007 66 2008 355 2009 1816 2010 5978 2011 23265台 |